灾后道路可用性监测系统的密钥管理方案

为获得地震灾后交通生命线的损坏程度,利用无线传感器网络搭建实时监测系统。为保障系统的安全性,提出一种新的密钥管理方案。该方案基于多项式和中国剩余定理,分为系统初始化、密钥建立、节点的加入和撤销三个阶段。分析表明,新方案大大节约了节点的存储空间、计算能耗和通信能耗,适用于灾后道路可用性监测系统。     

无位置信息的无线传感器网络漏洞发现算法*

无线传感器网络广泛应用的前提是能够检监测目标区域特定事件的发生。而节点能量受限、难补给的特点导致监测性能难以保证,造成监测盲区出现。针对无线传感器网络节点的地理位置信息未知的情况进行了研究,提出覆盖漏洞发现算法CHDA (Coverage Holes Discovery Algorithm),在以节点为极点建立的极坐标中计算出相邻节点的相对位置信息和该节点被其邻居节点覆盖的边缘弧的信息,并且根据节点的单纯覆盖弧序列的定义计算出节点被其邻居节点覆盖的单纯覆盖弧序列,从而得到网络中的覆盖漏洞。覆盖漏洞的发现克服的地理位置信息未知的限制,为漏洞的修补提供了必要的前提条件进而保证传感器网络的覆盖率。     

机器视觉的灾后救援机器人越障系统设计

为了辅助救援人员更好地完成灾后救援工作,设计了一种基于机器视觉、多传感器耦合的灾后救援机器人越障系统.通过机器视觉系统获取障碍物图像信息,多传感器耦合获取灾后现场环境信息,采用VC++编程,借助OpenCV库对障碍物图像进行一系列数学形态学的处理,利用图像处理得到障碍物数字图像信息,并实时地传输到控制端,控制机器人进行越障救援.该系统成功地控制机器人快速的越障试验,表明了它具有较强的地面适应性和越障能力,满足灾后救援机器人系统的要求,具有一定的应用价值.     

多源监测信息融合仿生复眼型系统模式及感知计算机理

借鉴昆虫复眼获取与处理信息的机理和过程来构造多源、多尺度监测信息融合仿生处理系统模式,在水资源水环境的空中、地面多传感器时空定量监测应用中,多种卫星遥感传感器和地面监测传感器被设计“集成”在一个虚拟的仿生复眼平台上,通过模仿蝇类昆虫视觉信息获取和生物神经网络感知与计算的机理,实现大场景（LF）、小场景（SF）的协同监测和专题信息融合与决策,提出了空中、地面多传感器时空定量信息获取与处理的仿蝇复眼型信息融合系统模式,设计了基于仿蝇复眼感知与计算机理的多源信息融合工程模型和算法,包括虚拟复眼设计,虚拟复眼图像的预处理模型,LF系统和SF系统的感知与计算机理以及复眼图像超分辨率重构算法,仿真实验中验证了空中、地面多源多尺度监测信息融合的仿生复眼型系统模式、LF和SF系统计算模型以及复眼图像超分辨率重构的可行性与合理性。     

视频传感器网络中基于相关性图像融合算法

基于图像相关性信息,从系统层面提出了一种图像融合算法.该算法充分考虑到视频传感器节点的有限资源及相邻节点间冗余视觉信息,将同一场景的视觉监测任务分配到相关度较大的2个视频传感器节点上,每个视频传感器节点仅负责传输一部分视觉场景信息.特别地,利用极线约束性质融合多路传输来的部分图像信息,最终实现场景视觉信息的重建.实验结果表明:该算法简单易行,既可以减少网络传输量、节约网络能量,又可以实现场景视觉信息的有效监测.     

移动传感器网络区域覆盖快速检测的拓扑方法研究

无线传感器网络以获取有用信息为最终目的,而获得的有用信息的多少取决于对监测区域的覆盖程度,因此覆盖算法是其研究的重要问题之一.现有的覆盖算法大多假定传感器节点能够提供精确的部署位置及相对方位.介绍了一种基于代数同调群的快速覆盖检测算法,基于网络拓扑即可快速判断网络的覆盖情况,无需传感器精确位置,降低了传感器设计复杂度.仿真结果表明,该算法可以快速有效地检测移动传感器部署的覆盖盲区.     

高精度混凝土裂缝宽度智能监测系统设计

为了能自动定时监测裂缝宽度及其变化,避免传统人工裂缝宽度监测方法耗时、耗力且人工读数误差大等缺点,设计了一种基于STC90C54AD与ELIS-1024的混凝土裂缝智能监测系统;采用单片机STC90C54AD作为处理器,利用CMOS图像传感器ELIS-1024对裂缝表面进行成像,通过对图像进行去噪、平滑、边缘识别后提取裂缝信息,进而计算裂缝的宽度;给出了整个系统的设计思路及相应的硬件电路图、图像处理算法等;通过实验验证,该系统稳定可靠、使用方便,精度高达0.004mm;适合用在桥梁、大坝、房屋、道路等混凝土裂缝宽度监测领域。     

一种改进的无线传感器网络质心定位算法

在无线传感器网络中,确定节点位置或事件发生的位置对其监测活动至关重要。节点自身的准确定位不仅是提供监测事件或监测目标位置信息的前提,也是提供网络拓扑自配置、提高路由效率、向部署者报告网络的覆盖质量以及为网络提供命名空间等网络功能的基础。为此,本文对无线传感器网络定位技术中的质心定位算法进行了改进,对未知节点大致位置的算法做了新的修正,并对未知节点位置确定算法中的加权因子进行了优化,使未知节点的定位误差和定位精度更加精确。相比原加权质心定位算法,本文仿真结果表明,改进的质心定位算法无论在定位误差还是在定位精度方面都有很大的提高。     

基于多传感器融合的全地形机器人系统设计

针对因强降雨、堤防溃决、暴雨增水等因素导致的水位突然上升而泛滥和山洪暴发,形成复杂多变灾后的地形环境。设计了以FPGA为控制器的多传感器融合机器人,提高灾后救援效率。该机器人通过GPS为机器人作业划定区域,生命特征仪、力矩仪和空气质量仪等传感器采集环境数据,搭建非线性全地形机器人动态模型,利用六轴陀螺仪和霍尔传感器获取机器人状态,数据经过扩展卡尔曼滤波算法融合以及航迹算法推算后,获得机器人在灾后环境中的实际信息,使得机器人能够按要求进行搜救作业。实验结果表面,多传感器融合的机器人系统,能够在灾后环境完成信息采集与传输,具有较高的稳定性及准确性。     

WSN中基于事件驱动的簇型时间同步协议

针对事件驱动的无线传感器网络,提出一种K覆盖的簇型时间同步算法(K-CTSA).当节点检测到事件发生时,广播事件信息,邻居节点收到广播信息后,从休眠转为激活状态.为了保证监测事件的准确性,必须保证在监测区域的K覆盖.结合模糊逻辑在事件发生区域选举K个节点协同完成任务,并选举一个簇首节点.为了保证监测任务的可靠性,处于激活的节点必须保证时间的同步,簇首与成员节点之间采用最小线性二乘法估算时钟偏移与漂移.实验仿真表明,K-CTSA在保证同步精度的前提下,网络节点生存时间与稳定期都明显优于TPSN协议.     

基于节点抛撒轨迹的点覆盖轮换调度算法

分析传感器节点的随机部署方式,提出一种基于节点抛撒轨迹的点覆盖轮换调度算法（NCRS）。根据预置的监测目标点位置和节点抛撒轨迹,节点协商各自的工作角色（监测或中继）。各监测节点建立由未被使用的中继节点构成的路由,实现对监测目标点的多重覆盖。仿真计算结果表明,NCRS能有效提高监测目标点的覆盖度,增加工作传感器的总比例,延长传感器网络的寿命。     

基于ZigBee的温室环境无线测控系统

为了实现温室大棚环境的无线、远程实时监控,提出了一种以CC2430芯片为核心的ZigBee温室环境无线测控系统。描述了终端节点、路由节点和协调器节点的硬件组成和软件流程,并应用改进的Cluster-Tree路由算法组成ZigBee无线传感网络,实现数据的无线传输。利用串口通信技术实现无线传感网络与Yeelink物联网平台的通信,管理者可远程登陆Yeelink平台和手机APP查看温室环境信息以及控制节点状态。经实验测试,大棚内无线节点间的通信距离约80米,并且实现了光强、空气温湿度及土壤湿度的监控。测试表明系统构建简单,稳定可靠,为智能农业的设计提供了参考。     

基于PSO-BP数据融合的环境监控系统设计

传统的温室大棚监控系统一般都采用手动布线,存在控制难度大、成本高等问题,已不能满足农业发展的需求。针对上述问题,该文设计了一款基于PSO-BP的无线温室大棚环境监控系统。在大棚内部署Zig Bee传感器节点网络采集环境信息,利用ECDS算法选择路由节点。同时为了能够直观地展示大棚内各环境信息的分布情况,使用Kriging方法构建环境信息分布图。构造了反馈调节系统:由于大棚的各因数之间是相互作用的,为了有一个准确的决策结果,该系统将BP神经网络和PSO算法结合。利用改进后算法良好的映射能力和优化能力,对温室数据进行融合,精确决策。实验结果表明,该系统能够合理分配路由节点节省网络开销,较好地展示环境信息分布情况,同时能够精确地调节大棚环境。     

基于无线传感器网络的道路管理系统

无线传感器网络具有布线成本低、监测精度高、容错性好、可远程监控等众多优点,在环境监测等领域有着广阔的应用前景。基于当前对无线传感器网络下的道路管理系统问题的迫切需求,研究传感器节点覆盖问题来实现完全监测覆盖并降低网络成本.结合实际应用,基于树形路由算法提出新的节点间路由算法来延长网络寿命.并用OMNET++验证得到了在物理条件下难以实验的实例模型的性能参数。     

面向智慧农业的无线传感器路由协议和节点定位算法研究

随着人类社会的的进步,物联网技术,云计算,区块链,大数据等先进的技术给人类社会的各个方面带来了翻天复地的改变,为了实现农业生产状态的智慧化,无人化管理,基于无线传感器网络技术的农业无线监控系统研究将从无线监控系统的路由协议算法和节点定位算法两方面进行探讨研究。在路由协议算法方面提出了基于划分四边形网格分簇的拓扑控制算法,并从网络拓扑结构,节点死亡、能量消耗三方面和LEACH算法进行对比,从仿真结果可以看出,基于划分四边形网络分簇的算法比LEACH算法性能更优。节点定位算法方面提出基于临时锚节点逐步定位算法,对节点定位算法从不同节点的邻居节点图和节点误差两方面做对比,仿真对比的结果表明农田面积为1000m*1000m,锚节点为50,传感器的数量为200时,网络连通性最大,节点定位误差最小,构建的无线监控系统适合于农田,温室大棚等农业应用。     

全覆盖需求的水下传感器网络覆盖保持算法

水下传感器网络常常需要传感器网络能满足对监测区域全覆盖的需求,这直接反映了网络的服务质量(QoS)。为尽量延长网络全覆盖时间,本文提出了一种全覆盖需求的水下传感器网络覆盖保持算法(Full-coverage Required Coverage-preserving Algorithm,FCCP)。首先,通过构建覆盖集的方法选举根节点,覆盖集的每个元素根据覆盖需求部分或完全覆盖该节点的感知区域;然后,使网络中的冗余节点休眠,节点选择其覆盖冗余度最高的父节点作为下一跳节点,形成树形路由;最后,节点通过多跳方式将采集的数据发送至Sink节点。与以全覆盖为目标的能量感知覆盖保持分层式路由协议(Energy-aware Coverage-preservingHierarchical Routing Protocol,ECHR)相比,FCCP算法减少了网络能耗,延长了实现全覆盖的网络生存期。     

基于水平集的围猎式水下传感器节点布置研究

水下传感器网络作为一种探索和开发海洋的新方法,在人类不易接触的水下区域的探测和监测中发挥着重要作用,是无线传感器网络领域研究的热点.在水下空间中传感器节点如何自主调整位置实现对"兴趣域"的覆盖和监视是一个重要课题.该文引入水平集理论LSM,提出了一种基于水平集的围猎式水下传感器节点布置方法.在该方法中网关节点根据传感器...     

Ad Hoc 网络中基于节点相关因子的多路径路由算法

针对Ad hoc多径路由网络中各路径相互干扰的问题,提出了一种基于节点相关因子模型的多路径路由算法（AOMDV-LR）。该算法利用中间节点能够监听邻近节点接收报文的特性,结合邻近节点路由请求包数量的信息来计算每个中间节点的相关因子,得到总相关因子最小的节点不相交路径,保证各路径的数据传输干扰程度为最低。仿真结果表明,AOMDV-LR算法能显著增加数据包的投递率,降低端到端的传输时延。     

多要素无线传感监控网络中的多路径路由

在多要素无线监控网络中,涉及图形、图像、视频等要素的采集和传输,而传统的传感网络路由在这种高负载的网络中表现出性能上的不足。为了高效地传输监控信息,针对这一网络中多路径路由进行优化设计,提出利用梯度导向的启发式信息来指导路由路径的建立,从而提高路径建立的能效。同时,针对监控节点分布的稀疏和稠密两种情况,提出基于梯度信息的贪婪式转发路径创建算法GBGF和基于梯度信息的受限广播路径创建算法GBRB。模拟结果显示,基于梯度思想的引入对多径路由的能效有极大的提高。